EP2545826A1

EP2545826A1 - Espressokaffeemaschine mit einer Brüheinheit

Info

Publication number: EP2545826A1
Application number: EP20120005019
Authority: EP
Inventors: Daniel Fischer; Christian Brendle
Original assignee: Eugster Frismag AG
Current assignee: Eugster Frismag AG
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: EP2807963A1; DE202011103272U1; EP2807963B1; US8991304B2; EP2545826B1; US20130014649A1

Abstract

Eine Brüheinheit (1) einer Espressokaffeemaschine umfasst eine Brühkammer (25) und mindestens ein federbelastetes Druckventil (16), das strömungstechnisch zwischen der Brühkammer (25) und einem Kaffeegetränkeauslauf angeordnet ist und öffnet, wenn der Brühkammerdruck einen konstruktiv vorgegebenen Wert überschreitet. Um mit der Kaffeemaschine eine von wenigstens zwei Kaffeegetränkearten ausgewählte Kaffeegetränkeart herzustellen, kann ein überdruckloser Kaffeegetränkebypasskanal (21), der strömungsmäßig parallel zu dem Druckventil (16) angeordnet ist, zwischen der Brühkammer (25) und dem Kaffeegetränkeauslauf (23) in Abhängigkeit von der ausgewählten Kaffeegetränkeart gesperrt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Espressokaffeemaschine mit einer Brüheinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige bekannte Espressokaffeemaschine hat einen zylindrischen Brühkopf, der einen Siebeinsatz mit einem Boden aufweist, in dem eine Auslauföffnung angeordnet ist ( DE 30 35 157 A1 ). Die Auslauföffnung bildet einen Ventilsitz für ein Rückschlagventil bzw. Druckventil mit einer Feder, die einen in die Auslauföffnung des Siebeinsatzes eingreifenden Ventilkegel trägt. Bei Kaffeegetränkebereitung mit einer solchen Espressomaschine ist das Rückschlagventil zunächst durch die Feder geschlossen, wodurch sich der Druck in dem Brühkopf infolge des einlaufenden Brühwassers so lange erhöht, bis das Rückschlagventil öffnet und das Kaffeegetränk durch den Kaffeeauslauf in Kaffeetassen strömen kann, wobei sich auf der Oberfläche des Kaffeegetränks, Espresso, der gewünschte Kaffeeschaum bildet, der Crema bezeichnet wird. Das Rückschlagventil wird daher auch Cremaventil genannt.
Derartige Cremaventile weisen sonst meist eine federbelastete Kugel oder Kugelkopfanordnung auf und sind geeignet, in einer Brühkammer einen Druck von mindestens ca. 5 bar aufzubauen.
Während eine espresso-typische Crema ein Qualitätsmerkmal eines guten Espresso ist, wird eine Crema bei anderen Kaffeegetränkearten, die neuerdings mit derselben Espressokaffeemaschine zubereitet werden können wie der Espresso, nicht immer gewünscht. Dies gilt insbesondere für eine in größeren Portionen als Espresso gebrühten einfachen Kaffee, der auch als Morgenkaffee bezeichnet wird. Eine andere bekannte Kaffeegetränkeart, der sogenannte Schümlikaffee, hat wiederum idealerweise einen für diesen charakteristischen aufschwimmenden Schaum.
Es ist bereits eine Espressokaffeemaschine bekannt, mit der von dem Benutzer wählbare Kaffeegetränkearten bereitet werden können und die hierzu eine als Regelventileinrichtung ausgebildete Ventileinrichtung zwischen der Brühkammer und einem Getränkeauslass aufweisen, wobei durch den Benutzer beeinflussbare Mittel zum Verändern der pro Zeiteinheit durch die Ventileinrichtung strömenden Menge Kaffeegetränk vorgesehen sind ( EP 1 133 944 B1 ). Die Ventileinrichtung weist hierzu einen relativ zu einem Ventilsitz verschiebbaren, mittels einer Feder belasteten Ventilkörper auf, bei der die Feder bestrebt ist, den Ventilkörper in einer Offenstellung zu halten und bei der der Ventilkörper von dem unter Druck stehenden Kaffeegetränk entgegen der Vorspannkraft der Feder in Schließstellung verschoben wird. Als Mittel zum Verändern der pro Zeiteinheit durch die Ventileinrichtung strömenden Kaffeegetränkmenge können Mittel zum Verändern der Vorspannkraft der Feder geeignet sein und/oder es kann der strömungstechnisch relevante Auslassquerschnitt einer Ventilkammer der Ventileinrichtung veränderbar sein. Diese Mittel zum Verändern der pro Zeiteinheit durch eine Regelventileinrichtung strömenden Kaffeegetränkemenge sind jedoch präzise zu fertigen, insbesondere wenn der Auslassquerschnitt der Regelventileinrichtung verändert werden soll. Eine langzeitige, konstante Wirkung ist fraglich, zumal die Durchlaufrate des durch das Kaffeepulver strömenden Brühwassers mit der Regeleinrichtung deswegen nicht auf einem absolut konstanten Wert gehalten werden kann, weil das Regelverhalten der Ventileinrichtung u.a. von der Viskosität der durchströmenden Flüssigkeit abhängt (Spalte 3, Zeile 56 - Spalte 4, Zeile 9). Nachteilig ist auch, dass die Regelventileinrichtung zwischen der Brüheinheit und dem Getränkeauslass ein ausreichendes Einbauvolumen in der Espressokaffeemaschine beansprucht.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Espressokaffeemaschine der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der mit unkomplizierten, einfach zu fertigenden Mitteln, die auch langzeitig zuverlässig funktionieren, eine von mehreren, wenigstens zwei Kaffeegetränkearten ausgewählte Kaffeegetränkeart mit hierauf abgestimmtem Schaum hergestellt werden kann, wobei als Kaffeegetränkearten zunächst von Espresso und einfachem Kaffee bzw. Morgenkaffee ausgegangen wird.
Die erfindungsgemäße Lösung, die auf einer Espressokaffeemaschine mit einem herkömmlichen federbelasteten Druckventil bzw. Cremaventil, welches öffnet, wenn der Brühkammerdruck einen ersten konstruktiv vorgegebenen Wert überschreitet, ausgeht, sieht im Prinzip einen praktisch überdrucklosen Kaffeegetränkebypasskanal vor, der strömungsmäßig parallel zu mindestens dem ersten Druckventil angeordnet ist und der zwischen der Brühkammer und einem Kaffeegetränkeauslauf abgesperrt werden kann. Eine solche Sperrung kann an dem kaffeegetränkeauslaufseitigen Ende des Kaffeegetränkebypasskanals in einer Espressokaffeemaschine nach den Ansprüchen 2 bis 4 bzw. in der entsprechenden Brüheinheit nach Anspruch 15 erfolgen oder sie kann an einem kaffeegetränkeeinlaufseitigen Ende des Kaffeegetränkebypasskanals in der Espressokaffeemaschine bzw. Baueinheit nach den Ansprüchen 10 bis 13 durchgeführt werden.
Unter dem überdrucklosen Kaffeegetränkebypasskanal wird ein Kaffeegetränkebypasskanal verstanden, dessen Innendruck im Wesentlichen gleich dem Druck der den Kaffeegetränkebypasskanal an dessen auslaufseitigen Ende umgebenden Atmosphäre ist.
In besonders kompakter Weise geht die Espressomaschine gemäß Anspruch 2 zur wahlweise Bereitung eines Espresso mit Crema oder eines Morgenkaffees ohne aufschwimmenden Schaum von einer in einer Brüheinheit an sich bekannten Brühkammer aus, in der ein Brühkolben entgegen Federkraft verschiebbar angeordnet ist. In diesem Fall ist nicht nur das erste Druckventil bzw. Cremaventil in dem Brühkolben angeordnet, sondern es sind in ihm auch der Getränkebypasskanal und ein Ventilkolben eines Kolbenventils angeordnet, der außerhalb der Brühkammer eingestellt werden kann. Das Kolbenventil mit dem ersten Ventilkolben, welches einerseits mit dem Kaffeegetränkebypasskanal sowie andererseits mit dem Kaffeegetränkeauslauf bzw. Kaffeegetränkeauslaufkanal strömungstechnisch so verbunden ist, dass er in einer ersten Ventilstellung den Kaffeegetränkebypasskanal von dem Kaffeegetränkeauslauf absperrt und in einer zweiten Ventilstellung mit dem Kaffeegetränkeauslauf verbindet, stellt somit ein Absperrventil dar, zu dessen Funktion es im Wesentlichen nur auf dessen beide Endstellungen ankommt. Die strömungsmäßigen Verbindungen des ersten Druckventils mit dem Kaffeegetränkeauslauf und/oder der Brühkammer brauchen hingegen nicht verändert bzw. eingestellt zu werden, weil das erste Druckventil bzw. Cremaventil ohne Weiteres in der Art eines Sicherheitsventils nur öffnet, wenn der Brühkammerdruck einen ersten konstruktiv vorgegebenen Wert erreicht und überschreiten will, wobei dieser Wert nicht erreicht werden kann, wenn der Kaffeegetränkebypasskanal freigeschaltet ist.
Die vorstehende Kaffeeespressomaschine kann besonders vorteilhaft auf eine solche erweitert werden, mit der nicht nur Espresso und Morgenkaffee, sondern auch Schümlikaffee mit aufschwimmendem Schaum, der keine Crema ist, auf Wunsch des Benutzers bereitet werden kann.
Hierzu weist die Espressomaschine nach Anspruch 3 die Merkmale auf, dass in dem Brühkolben ein zweites federbelastetes Druckventil in der Kaffeegetränkekanalanordnung strömungstechnisch zwischen der Brühkammer und dem Kaffeegetränkeauslauf angeordnet ist, welches öffnet, wenn der Brühkammerdruck einen zweiten konstruktiv vorgegebenen Wert überschreitet, der niedriger als der erste vorgegebene Wert des ersten Druckventils ist, dass in dem Brühkolben ein zweiter verschiebbarer Ventilkolben von außerhalb der Brühkammer einstellbar ist und dass der zweite Ventilkolben so ausgebildet und einerseits mit dem zweiten Druckventil sowie andererseits mit dem Kaffeegetränkeauslauf strömungstechnisch verbunden ist, dass er in einer ersten Ventilstellung das zweite Druckventil von dem Kaffeegetränkeauslauf trennt und in einer zweiten Ventilstellung mit dem Kaffeegetränkeauslauf verbindet.
In dieser Espressokaffeemaschine dient das erste Druckventil, ebenso wie in den weiter oben genannten Espressokaffeemaschinen nach den Ansprüchen 1 und 2, zur Espressoerzeugung mit Crema unter einem verhältnismäßig hohen Überdruck von wenigstens ca. 5 bar und wahlweise das zweite federbelastete Druckventil dient zur Schümlikaffeebereitung unter einem demgegenüber geringeren Überdruck. Das erste federbelastete Druckventil kann somit auch als Hochdruckventil angesehen werden und das zweite federbelastete Druckventil als Niederdruckventil. Der zweite, in dem Brühkolben angeordnete verschiebbare Ventilkolben eines Kolbenventils, der außerhalb der Brühkammer eingestellt werden kann, aktiviert in seiner zweiten Ventilstellung das zweite Druckventil zur Schümlikaffeebereitung. Hingegen ist das zweite federbelastete Druckventil in der ersten Ventilstellung des zweiten Ventilkolbens für die Kaffeegetränkebereitung unwirksam, weil es von dem Kaffeegetränkeauslauf abgesperrt ist. Im letzteren Fall wirkt nur das erste federbelastete Druckventil zur Espressoerzeugung mit Cremabildung. Wenn hingegen der Kaffeegetränkebypasskanal mit dem Kaffeegetränkeauslauf verbunden ist, so sind hier sowohl das erste federbelastete Druckventil als auch das zweite federbelastete Druckventil für die Kaffeegetränkebereitung unwirksam, da der zu ihrer Öffnung erforderliche Überdruck in der Brühkammer nicht erreicht wird.
Hierfür kann der Kaffeegetränkebypasskanal vorteilhaft in der Ausbildung der Espressokaffeemaschine nach Anspruch 4 zu dem Kaffeegetränkeauslass durchgeschaltet werden.
Die Espressokaffeemaschine weist nach Anspruch 4 die Merkmale auf, dass der Kaffeegetränkebypasskanal in dem Brühkolben über einen Ventilkolbenkanal in dem ersten Ventilkolben in der zweiten Ventilstellung, über einen Verbindungskanal sowie über einen Ventilkolbenkanal in dem zweiten Ventilkolben, in dessen zweiter Ventilstellung mit dem Kaffeegetränkeauslaufkanal verbunden ist, mit dem auch ein Ausgang des ersten Druckventils verbunden ist, dass ein Ausgang des zweiten Druckventils mit dem Verbindungskanal verbunden ist, dass Einstellmittel des ersten Ventilkolbens und des zweiten Ventilkolbens so ausgebildet sind, dass die erste Ventilstellung des ersten Ventilkolbens mit der ersten oder zweiten Ventilstellung des zweiten Ventilkolbens kombinierbar ist und die zweite Ventilstellung des ersten Ventilkolbens mit der zweiten Ventilstellung des zweiten Ventilkolbens gekoppelt ist. In dieser Anordnung kann der Verbindungskanal zumindest abschnittsweise Schümlikaffee aus dem zweiten federbelasteten Druckventil zu dem Kaffeegetränkeauslaufkanal führen, weil der zweite Ventilkolben durchlässig ist, oder den Kaffeegetränkebypasskanal mit dem Kaffeegetränkeauslaufkanal verbinden, weil auch der zweite Ventilkolben durchlässig ist.
Bei der letzteren Ausführungsform der Espressokaffeemaschine bzw. deren Brüheinheit können in dem Brühkolben in fertigungsgünstiger Weise nach Anspruch 5 der Verbindungskanal und zumindest diesem benachbarte Abschnitte des Kaffeegetränkebypasskanals sowie des Kaffeegetränkeauslaufkanals fluchtend angeordnet sein, so dass für diese nur eine einzige Bohrung erforderlich ist, in die Querbohrungen als Auslaufkanäle des ersten Druckventils und des zweiten Druckventils sowie ein Abschnitt des Kaffeegetränkebypasskanals münden können.
Nach Anspruch 6 ist bzw. sind der oder die Ventilkolben in dem Brühkolben der Brüheinheit über je einen Ventilkolbenstößel und einer an einer Stirnseite des Ventilkolbenstößels oder den Stirnseiten der Ventilkolbenstößel verschiebbaren Vorwahlkulisse einstellbar. Die beiden Ventilkolbenstößel können somit entsprechend der Gestaltung der Vorwahlkulisse im Verschiebebereich gegenüber den Stirnseiten der Ventilkolbenstößel diese in zueinander unterschiedliche Stellungen oder eine zueinander gleiche Stellung einstellen.
Nach Anspruch 7 können der oder die Ventilkolben über die Vorwahlkulisse einfach, aber zuverlässig manuell eingestellt werden.
Statt dessen kann oder können nach Anspruch 8 der oder die Ventilkolben mit je einem Elektromagneten einzeln eingestellt werden. Hierzu können die Einstellungen vorprogrammiert sein.
Eine weitere Einstellmöglichkeit des oder der Ventilkolben nach Anspruch 9 sieht einen programmabhängig gesteuerten Elektromotor mit einem Getriebe vor, welches mit dem oder den Ventilkolben gekoppelt ist.
In einer anderen Ausführungsform der Espressokaffeemaschine nach Anspruch 10 sind der Kaffeegetränkebypasskanal und das erste Druckventil außerhalb der Brühkammer angeordnet, wobei zwischen einem Kaffeegetränkeeinlauf von der Brühkammer und dem Kaffeegetränkebypasskanal sowie dem ersten Druckventil ein Zwei-Wege-Ventil angeordnet ist, durch das der Kaffeegetränkebypasskanal in einer ersten Stellung gegenüber dem Kaffeegetränkeeinlauf absperrbar ist, wodurch ein Kaffeegetränk nur noch über das Druckventil bei dieses öffnendem Druck in der Brühkammer über einen Kaffeegetränkeauslauf auslaufen kann. Hingegen ist das erste Druckventil in einer zweiten Stellung des Zwei-Wege-Ventils gegenüber dem Kaffeegetränkeeinlauf abgesperrt, aber der Kaffeegetränkebypasskanal kann überdrucklos Kaffeegetränk von dem Kaffeegetränkeeinlauf in den Kaffeegetränkeauslauf leiten. In dem ersten obigen Fall ist Espresso mit Cremabildung aus dem Kaffeegetränkeauslauf entnehmbar, in dem zweiten Fall einfacher Morgenkaffee ohne Schaum.
Der Kaffeegetränkebypasskanal, das erste Druckventil und das Zwei-Wege-Ventil können nach Anspruch 11 endmontagegünstig zu einer Baueinheit in einem Gehäuse zusammengefasst sein.
Das Zwei-Wege-Ventil kann nach Anspruch 12 konstruktiv einfach eine verschiebbare Ventilhülse umfassen, die auf der Seite des Kaffeegetränkeeinlaufs einen Ventilhülseneinlass aufweist und auf der Seite des Getränkebypasskanals sowie des ersten Druckventils einen Ventilhülsenauslass, wobei sich der Ventilhülseneinlass über den Verschiebeweg der Ventilhülse erstreckt und wobei sich der Ventilhülsenauslass nur über einen Abschnitt des Verschiebewegs in der ersten Ventilhülsenstellung über einen Druckventileinlass oder in der zweiten Ventilhülsenstellung über einen Bypasskanaleinlass erstreckt.
Nach Anspruch 13 kann das Zwei-Wege-Ventil besonders zweckmäßig als Magnetventil ausgebildet sein, um die Ventilhülse einzustellen.
In beiden Ausführungsformen der Espressokaffeemaschine kann das erste Druckventil und gegebenenfalls das zweite Druckventil nach Anspruch 14 als federbelastetes Kugelventil ausgebildet sein.
Bei der bevorzugten ersten Ausführungsform beinhaltet eine besonders kompakte Brüheinheit der Espressokaffeemaschine die Merkmale gemäß einem der Ansprüche 2 - 9.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung mit fünf Figuren beschrieben, aus denen sich weitere Einzelheiten ergeben. Es zeigen:

Fig. 1: eine bevorzugte Ausführungsform einer Brüheinheit, welche die Zubereitung eines Espresso mit Cremabildung oder eines Schümlikaffees mit aufschwimmendem Schaum oder eines schaum- und cremafreien Kaffees gestattet, geschnitten in einer drucklosen Ausgangsstellung,
Fig. 2: die Brüheinheit gemäß Fig. 1 in einer Stellung zur Zubereitung eines Espresso mit Cremabildung,
Fig. 3: die Brüheinheit gemäß Fig. 1 in einer Stellung zur Bereitung von Schümlikaffee mit aufschwimmendem Schaum,
Fig. 4: die Brüheinheit gemäß Fig. 1 in einer Stellung zur Zubereitung eines schaum- und cremafreien Kaffees bzw. Morgenkaffees und
Fig. 5: als zweite Ausführungsform eine Baueinheit einer Ventileinrichtung in einem Schnitt, die an eine ventillose nicht dargestellte Brüheinheit angeschlossen werden kann, in einer Stellung zur Zubereitung eines Espresso mit Cremabildung.

Die Brüheinheit 1 gemäß den Fig. 1 - 4 umfasst in einem Brühkammergehäuse 2 eine Brühkammer 25 mit einem in ihr verschiebbaren Brühkolben 3. Eine Verschiebung des Brühkolbens 3 kann durch Zusammenfahren der Brüheinheit nach Aufnahme von Kaffeepulver sowie durch Einwirkung des Brühwasserdrucks in der Brühkammer 2 entgegen der Druckkraft von Rückstellfedern 5a und 5b erfolgen, die sich an jeweils einer Rückstellfederauflage 6a bzw. 6b des Brühkammergehäuses 2 abstützen, wie am besten in Fig. 1 für die drucklose Ausgangsstellung sichtbar.
In dem Brühkolben 3 sind ein erster Ventilkolben 7 und ein zweiter Ventilkolben 11 verschiebbar angeordnet, die mittels jeweils einer Rückstellfeder 10, 14 in ihrer Ausgangsstellung gehalten werden, siehe Fig. 1 und 2. Entgegen der Kraft der Federn 14, 15 können die Ventilkolben 7, 11 mittels je eines Ventilkolbenstößels 8 bzw. 12 nach Maßgabe einer Vorvuahlkulisse 24 verschoben werden. Die Vorwahlkulisse 24 kann von Hand oder programmiert elektromagnetisch oder elektromotorisch mit Getriebe positioniert, d.h. in Richtung des nicht bezeichneten Doppelpfeils, verschoben werden.
In den Ventilkolben 7, 11 sind Ventilkolbenkanäle bzw. Fließkanäle 9, 13 angeordnet, die je nach Position der Ventilkolben 7, 11 einen Durchfluss für an die Ventilkolben angeschlossene Kanäle freigeben bzw. jeweils einen Eingang des mit dem Ventilkolben 7 bzw. 11 versehenen Kolbenventils mit dessen Ausgang verbinden. Insbesondere ist mit einem Eingang zu dem ersten Ventilkolben 7 ein Kaffeegetränkebypasskanal 21 verbunden, der überdrucklos geschaltet werden kann, wenn er über die Ventilkolben 7 und 11 mit einem Kaffeegetränkeauslaufkanal 23 verbunden ist, welcher in die äußere Atmosphäre führt. Ein Verbindungskanal 22 verbindet einen Ausgang von dem ersten Ventilkolben 7 zu einem Eingang zu dem zweiten Ventilkolben 11, dessen Ausgang mit dem Kaffeegetränkeauslaufkanal 23 verbunden ist. Wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, sind der Verbindungskanal 22 und zu diesem benachbarte Abschnitte des Kaffeegetränkebypasskanals 21 und des Kaffeegetränkeauslaufkanals 23 in dem Brühkolben 3 fluchtend angeordnet.
In dem Brühkolben 3 sind weiterhin die als Kugelventile ausgebildeten federbelasteten Druckventile 15, 16 in der Art von Überdruckventilen zu der Brühkammer 25 angeordnet. Hierzu verbindet jeweils ein Einlaufkanal 17 bzw. 19 die Brühkammer 25 mit den Druckventilen 16 bzw. dem Druckventil 15. Ein Auslaufkanal 18 verbindet einen Ausgang des Druckventils 16 mit dem Kaffeegetränkeauslaufkanal 23. Hingegen verbindet ein Auslaufkanal 20 das Druckventil 15 mit dem Verbindungskanal 22.
Die nicht bezeichnete Feder des Druckventils 16 öffnet dieses bei einem relativ hohen Flüssigkeitsdruck in der Brühkammer 25 entsprechend einem Cremaventil und wird in dieser Anmeldung auch als erstes Druckventil bezeichnet. Das erste Druckventil 16 öffnet bei einem so hohen Druck in der Brühkammer 25, dass bei dem Ausströmen des in der Brühkammer 25 bereiteten Espressocrema gebildet wird, wie weiter unten im Blick auf Fig. 3 gezeigt wird. Hingegen öffnet eine Feder in dem Druckventil 15 bereits bei einem niedrigeren Druck in der Brühkammer 25 zur Zubereitung von Schümlikaffee mit aufschwimmendem Schaum.
In Figur 1 ist zunächst die Brüheinheit 1 mit der Brühkammer 25 in der Ausgangsstellung des Brühkolbens 3 und der Vorwahlkulisse 24 dargestellt, bei der in der Brühkammer 25 kein Überdruck herrscht. Die Vorwahlkulisse nimmt eine Stellung ein, in der das erste Druckventil 16 und das zweite Druckventil 15 nicht betätigt sind, d.h. geschlossen sind. Die Einlaufkanäle 17 und 19 der Druckventile 16 und 15 sind nicht mit dem Flüssigkeitsauslaufkanal 23 bzw. dem Verbindungskanal 22 verbunden.
In Fig. 2 ist die Brüheinheit mit unter Brühdruck stehender Brühkammer 25 dargestellt. Dementsprechend ist der Brühkolben 3 entgegen der Kraft der Rückstellfedern 5a, 5b nach oben hochgedrückt, was aber die Ventilkolben 7, 11 1 nicht verschiebt, da die Ventilkolbenstößel 8 und 9 von der Vorwahlkulisse 24 in deren Ausgangsstellung nicht abgesenkt werden.
Wenn der Brühdruck in der Brühkammer 25 hoch genug angestiegen ist, öffnet zunächst das zweite Druckventil 15, wodurch aber kein Kaffeegetränk in den Kaffeegetränkeauslaufkanal 23 gelangt, weil das Druckventil 15 durch den Ventilkolben 11 gegenüber dem Kaffeegetränkeauslasskanal 23 abgesperrt ist. Sodann öffnet bei weiter in der Brühkammer 25 ansteigendem Druck das erste Druckventil 16, wodurch der zubereitete Espresso in den Kaffeegetränkeauslaufkanal 23 strömt, aus dem der Espresso mit Cremabildung ausläuft.
In der Situation gemäß Fig. 3 herrscht in der Brühkammer 25 Überdruck, der mindestens so groß ist wie der Druck, bei dem das zweite Druckventil 15 öffnet. Durch Verschiebung der Vorwahlkulisse 24 ist diese so positioniert, dass der Ventilkolben 7 sich nach wie vor in seiner Ausgangsstellung befindet, jedoch der Ventilkolben 11 in geöffneter, aktiver Position abgenkt, so dass der Verbindungskanal 22 über den Ventilkolbenkanal 13 zu dem Kaffeegetränkeauslasskanal 23 durchgeschaltet ist. Demzufolge kann das in der Brühkammer 25 bereitete Kaffeegetränk durch das bereits bei relativ niedrigem Brühwasserdruck öffnende Druckventil 15 über dessen Auslaufkanal 20 und den Verbindungskanal 22 in den Kaffeegetränkeauslaufkanal 23 ablaufen, ohne dass das zweite Druckventil 16, welches ein relatives Hochdruckventil ist, öffnet. Es erfolgt eine Schümlikaffeezubereitung mit aufschwimmendem Schaum.
In der in Fig. 4 dargestellten Situation steht die Brühkammer 25 der Brüheinheit unter ausreichendem Brühwasserdruck zur Zubereitung eines Kaffeegetränks, nämlich Morgenkaffee. Hierzu ist die Vorwahlkulisse 24 so verschoben bzw. positioniert, dass beide Ventilkolben 7, 11 sich in aktiver abgenkter Position befinden, d.h. mit ihren Ventilkolbenkanälen 9 und 13 durchgeschaltet sind. Demzufolge steht die Brühkammer 25 über den Kaffeegetränkebypasskanal 21, den Ventilkolbenkanal 9, den Verbindungskanal 22 und dem Ventilkolbenkanal 13 mit dem Kaffeegetränkeauslaufkanal 23 in Verbindung, so dass der Druck in der Brühkammer niedrig ist. Der in der Brühkammer zubereitete Morgenkaffee kann über die genannten Kanäle praktisch drucklos ablaufen. Die beiden Druckventile 15, 16 bleiben geschlossen, da ein sie öffnender Druck in der Brühkammer nicht erreicht wird. Es wird Morgenkaffee ohne Crema und ohne Schaum bereitet.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 5 stellt eine Baueinheit 27 dar, die außerhalb einer nicht dargestellten Brüheinheit angeordnet wird, die weitgehend beliebig in bekannter Weise ausgebildet sein kann.
Die kompakte Baueinheit umfasst einen Kaffeegetränkeeinlauf 28, aus dem ein Kaffeegetränk, welches in der Brüheinheit zubereitet wird, in die Baueinheit 27 einfließen kann, ein an den Kaffeegetränkeeinlauf 28 angeschlossenes Zwei-Wege-Ventil 29, ein Druckventil 30 und einen Kaffeegetränkebypasskanal 31. Diese Komponenten der Baueinheit werden von einem entsprechend geformten Gehäuse 32 eingeschlossen.
In dem Gehäuse 32 ist an einem nicht bezeichneten Auslass des Zwei-Wege-Ventils 29 ein Bypasseinlass 33 des Kaffeegetränkebypasskanals 31 angeordnet und an einem zweiten Auslass des Zwei-Wege-Ventils 29 ein Druckventileinlass 34. Das Druckventil 30 ist in der Art eines Cremaventils mit einem Ventilsitz 35 ausgebildet, gegen den eine Ventilkugel 36 durch eine Ventilfeder 37 derart gedrückt wird, dass das Druckventil 30 erst bei Überschreiten eines vorbestimmten Drucks an dem Druckventileinlass 34 einen Strömungsweg in dem Druckventil 30 öffnet. Wie in Figur 5 dargestellt, mündet ein Bypassauslass 38 in einen Kaffeegetränkeauslauf 39 strömungstechnisch im Anschluss an das Druckventil 30, welches ebenfalls in den Kaffeegetränkeauslauf 39 mündet.
Das quer zu dem Kaffeegetränkeeinlauf 28 und dem Kaffeegetränkeauslauf 39 angeordnete Zwei-Wege-Ventil 29 beinhaltet eine in ihr verschiebbare Ventilhülse 40, die unter Kraft einer Ventilhülsenfeder 41 in die in Figur 5 dargestellte rechte Endstellung gedrückt wird. Die Ventilhülse umfasst einen Eisenkern 42, der zusammen mit einer Erregerspule 43 und den oben beschriebenen Teilen des Zwei-Wege-Ventils 29 ein Magnetventil bildet.
Die Ventilhülse 40 weist einen oberen Ventilhülseneinlass 44 sowie einen kleineren Ventilhülsenauslass 45 auf, der, je nach der Endstellung der Ventilhülse, mit dem Druckventileinlass 34 kommuniziert oder mit dem Bypasseinlass 33. Wie aus Fig. 5 ersichtlich erstreckt sich der Ventilhülseneinlass 44 so weit über den Verschiebeweg bzw. in Längsrichtung des Zwei-Wege-Ventils 29, dass der Ventilhülsenauslass 45 in jeder Zwei-Wege-Ventilstellung kommuniziert. Der Ventilhülsenauslass 45 verbindet somit den Kaffeegetränkeeinlauf 28 je nach Stellung des Zwei-Wege-Ventils 29 entweder mit dem Druckventil 30 oder mit dem Kaffeegetränkebypasskanal 31.
In der in Fig. 5 gezeigten Ruhestellung des Zwei-Wege-Ventils 29 ist der Kaffeegetränkeeinlauf und damit das Innere der Brühkammer mit dem Druckventil 30 verbunden, so dass das in der Brühkammer erzeugte Kaffeegetränk als Espresso mit Cremabildung aus dem Kaffeegetränkeauslauf 39 ausläuft. Bei Erregung der Erregerspule 43 wird hingegen das Zwei-Wege-Ventil in seine andere Endstellung umgeschaltet, so dass das Innere der Brühkammer mit dem Kaffeegetränkebypasskanal 31 in Verbindung steht, und infolge des niedrigen Drucks in der Brühkammer einfacher Kaffee, sogenannter Morgenkaffee, ohne Schaum oder Crema zubereitet wird.

Bezugszahlenliste

1: Brüheinheit
2: Brühkammergehäuse
3: Brühkolben
4: Dichtung
5a: Rückstellfeder
5b: Rückstellfeder
6a: Rückstellfederauflage
6b: Rückstellfederauflage
7: Ventilkolben
8: Ventilkolbenstößel
9: Ventilkolbenkanal
10: Rückstellfeder
11: Ventilkolben
12: Ventilkolbenstößel
13: Ventilkolbenkanal
14: Rückstellfeder
15: zweites Druckventil (Niederdruck)
16: erstes Druckventil (Hochdruck)
17: Einlaufkanal
18: Auslaufkanal
19: Einlaufkanal
20: Auslaufkanal
21: Kaffeegetränkebypasskanal
22: Verbindungskanal
23: Kaffeegetränkeauslaufkanal
24: Vorwahlkulisse
25: Brühkammer
26: Brühwassereinlauf
27: Baueinheit
28: Kaffeegetränkeinlauf
29: Zwei-Wege-Ventil
30: Druckventil
31: Kaffeegetränkebypasskanal
32: Gehäuse
33: Bypasskanaleinlass
34: Druckventileinlass
35: Ventilsitz
36: Ventilkugel
37: Ventilfeder

38: Bypasskanalauslass
39: Kaffeegetränkeauslauf
40: Ventilhülse
41: Ventilhülsenfeder
42: ferromagnetischer Kern
43: Erregerspule
44: Ventilhülseneinlass
45: Ventilhülsenauslass

Claims

Espressokaffeemaschine mit einer Brüheinheit (1), die eine Brühkammer (25) und mindestens ein erstes federbelastetes Druckventil (16, 30) umfasst, welches strömungstechnisch zwischen der Brühkammer (25) und einem Kaffeegetränkeauslauf angeordnet ist und welches öffnet, wenn der Brühkammerdruck einen ersten konstruktiv vorgegebenen Wert überschreitet,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein überdruckloser Kaffeegetränkebypasskanal (21, 31) strömungsmäßig parallel zu mindestens dem ersten Druckventil (16, 30) angeordnet ist und zwischen der Brühkammer (25) und dem Kaffeegetränkeauslauf (23, 39) sperrbar ist.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Brühkammer (25) der Brüheinheit (1) ein Brühkolben (3) verschiebbar angeordnet ist,
dass der Kaffeegetränkebypasskanal (21) sowie mindestens das erste Druckventil (16) in dem Brühkolben (3) angeordnet sind,
dass wenigstens ein erster in dem Brühkolben (3) verschiebbarer Ventilkolben (7) von außerhalb der Brühkammer (25) einstellbar ist und
dass der erste Ventilkolben (7) so ausgebildet und einerseits mit dem Kaffeegetränkebypasskanal (21) sowie andererseits mit dem Kaffeegetränkeauslauf (23) strömungstechnisch so verbunden ist, dass er den Kaffeegetränkebypasskanal (21) in einer ersten Ventilstellung von dem Kaffeegetränkeauslauf (23) absperrt und in einer zweiten Ventilstellung mit dem Kaffeegetränkeauslauf (23) verbindet.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Brühkolben (3) ein zweites federbelastetes Druckventil (15) strömungstechnisch zwischen der Brühkammer (25) und dem Kaffeegetränkeauslauf (23) angeordnet ist, welches öffnet, wenn der Brühkammerdruck einen zweiten konstruktiv vorgegebenen Wert überschreitet, der niedriger als der erste vorgegebene Wert des ersten Druckventils (16) ist,
dass in dem Brühkolben (3) ein zweiter verschiebbarer Ventilkolben (11) von außerhalb der Brühkammer (2) einstellbar ist und
dass der zweite Ventilkolben (11) so ausgebildet und einerseits mit dem zweiten Druckventil (15) sowie andererseits mit dem Kaffeegetränkeauslauf (23) strömungstechnisch so verbunden ist, dass er in einer ersten Ventilstellung das zweite Druckventil (15) gegen den Kaffeegetränkeauslauf (23) absperrt und in einer zweiten Ventilstellung mit dem Kaffeegetränkeauslauf (23) verbindet.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kaffeegetränkebypasskanal (21) in dem Brühkolben (3) über einen Ventilkolbenkanal (9) in dem ersten Ventilkolben (7) in der zweiten Ventilstellung, über einen Verbindungskanal (22) sowie über einen Ventilkolbenkanal (13) in dem zweiten Ventilkolben (11) in dessen zweiter Ventilstellung mit dem Kaffeegetränkeauslaufkanal verbunden ist, mit dem auch ein Ausgang des ersten Druckventils (16) verbunden ist, dass ein Ausgang des zweiten Druckventils (15) mit dem Verbindungskanal (22) verbunden ist, und
dass Einstellmittel (8, 12, 24) des ersten Ventilkolbens (7) und des zweiten Ventilkolbens (11) so ausgebildet sind, dass die erste Ventilstellung des ersten Ventilkolbens (7) mit der ersten oder der zweiten Ventilstellung des zweiten Ventilkolbens (11) kombinierbar ist und der zweiten Ventilstellung des ersten Ventilkolbens (7) die zweite Ventilstellung des zweiten Ventilkolbens (11) zugeordnet ist.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbindungskanal (22) und zumindest diesem benachbarte Abschnitte des Kaffeegetränkebypasskanals (21) sowie des Kaffeegetränkeauslaufkanals (23) in dem Brühkolben (3) fluchtend angeordnet sind.
Espressokaffeemaschine nach einem der Ansprüche 2 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die Ventilkolben (7, 11) in dem Brühkolben über je einen Ventilkolbenstößel (8, 12) und einer an einer Stirnseite des Ventilkolbenstößels (8, 12) verschiebbaren Vorwahlkulisse (24) als Einstellmittel einstellbar ist bzw. sind.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die Ventilkolben (7, 11) über die Vorwahlkulisse (24) manuell einstellbar ist bzw. sind.
Espressokaffeemaschine nach einem der Ansprüche 2 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die Ventilkolben (7, 11) mit je einem Elektromagneten einzeln einstellbar ist bzw. sind.
Espressokaffeemaschine nach einem der Ansprüche 2 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die Ventilkolben (7, 11) mit einem Elektromotor und einem Getriebe einstellbar ist bzw. sind.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kaffeegetränkebypasskanal (31) und das erste Druckventil (30) außerhalb der Brühkammer angeordnet sind und
dass zwischen einem Kaffeegetränkeeinlauf (28) von der Brühkammer und dem Kaffeegetränkebypasskanal (31) sowie dem ersten Druckventil (30) ein Zwei-Wege-Ventil (29) angeordnet ist, durch das in einer ersten Stellung der Kaffeegetränkebypasskanal (31) absperrbar ist und in einer zweiten Stellung das erste Druckventil (30) absperrbar ist.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kaffeegetränkebypasskanal (31), das erste Druckventil (30) und das Zwei-Wege-Ventil (29) zu einer Baueinheit 1 in einem Gehäuse (32) zusammengefasst sind.
Espressokaffeemaschine nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwei-Wege-Ventil (29) eine verschiebbare Ventilhülse (40) umfasst, die auf der Seite des Kaffeegetränkeeinlaufs (28) einen Ventilhülseneinlass (44) aufweist und auf der Seite des Kaffeegetränkebypasskanals (31) sowie des ersten Druckventils (30) einen Ventilhülsenauslass (45) aufweist,
dass sich der Ventilhülseneinlass (44) über den Verschiebeweg der Ventilhülse (40) erstreckt und
dass sich der Ventilhülsenauslass (45) nur über einen Abschnitt des Verschiebewegs in der ersten Ventilhülsenstellung über einen Druckventileinlass (34) oder in der zweiten Ventilhülsenstellung über einen Bypasskanaleinlass (33) erstreckt.
Espressokaffeemaschine nach einem der Ansprüche 10 - 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwei-Wege-Ventil (29) als Magnetventil ausgebildet ist.
Espressokaffeemaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Druckventil (16, 30) und gegebenenfalls das zweite Druckventil (15) als federbelastetes Kugelventil ausgebildet ist bzw. sind.
Brüheinheit einer Espressokaffeemaschine mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 2 - 9.